第2章反应动力学基础课件

,8/21/2023,第二章 反应动力学基础,Fundamentals of Chemical Reaction,Kinetics,第二章 反应动力学基础,2.1,基本概念与定义,2.2,等温恒容过程,2.3,等温变容过程,2.4,温度对反应速率的影响,Contents,2.1,基本概念与定义,1.反应速率 r,Notes:,对反应物 dn/dt0；,以不同组分计算反应速率的数值不同，需要注明反应速率是按何组分计算。,单位时间、单位体积内反应体系中某一组分的反应量。,2.1 基本概念与定义1.反应速率 rNotes:,2.不同组分间的反应速率r,i,关系,恒容,dV,2.不同组分间的反应速率ri关系恒容,dV,3.定态流动反应器的反应速率,取任意微元，体积为dV,物系参数均匀。,多相反应,3.定态流动反应器的反应速率取任意微元，体积为dV多相反应,4.,反应速率方程,溶剂、催化剂和压力等因素一定时，反应速率与温度、浓度成定量关系，表示为速率方程或动力学方程，即：,若为基元反应，由质量作用定律得出：,若为非基元反应，仿基元反应写出：,反应级数为：,反应级数为：,对于化学,反应,其反应速率写法：,其中，k为速率常数，符合,Arrhenius公式。,4.反应速率方程 溶剂、催化剂和压力等因素一定时，反应,对非基元反应，依据其反应机理推导动力学方程。,Example 1:,A P+D 反应机理,Example 2：,一氧化氮氧化反应 2NO+O,2,2NO,2,机理一,机理二,对非基元反应，依据其反应机理推导动力学方程。Example,1.单一反应,2.2 等温恒容过程的动力学方程,积分法求单一不可逆反应,1.单一反应2.2 等温恒容过程的动力学方程积分法求单一,积分法求可逆一级反应,积分法求可逆一级反应,反应达平衡时,反应达平衡时,微分法求单一反应动力学方程,微分法求单一反应动力学方程,第2章反应动力学基础课件,2.复合反应,平行反应,R,为目的产物,2.复合反应 平行反应 R 为目的产物,第2章反应动力学基础课件,2.复合反应,连串反应,R,为目的产物,2.复合反应 连串反应 R 为目的产物,第2章反应动力学基础课件,2.复合反应,平行,连串反应,R,为目的产物,2.复合反应 平行连串反应 R 为目的产物,When,When,WhenWhen,2.3 等温变容过程,1.膨胀因子,=,2.3 等温变容过程1.膨胀因子=,2.膨胀率,为以组分A为基准的膨胀率；,物理意义当反应物A全部转化后系统体积的变化分率。,为等温恒容过程，,其动力学方程的建,立与恒温情况相同。,2.膨胀率 为以组分A为基准的膨胀率；为等温恒容过程，,反应,动力学方程,动力学方程的积分式,反应,动力学方程,动力学方程的积分式,零级,二级,一级,n级,反应动力学方程动力学方程的积分式反应动力学方程动力学方程的积,2.4 温度对反应速率的影响,Effect of Temperature on Reaction Rate,温度,浓度,2.4 温度对反应速率的影响温度浓度,E=Activation Energy(cal/mol)R=Gas Constant(cal/mol.K)T=Temperature(K)A=Frequency Factor,E=Activation Energy(cal/mol,Unit of C,A,Unit of,-r,A,Reaction Order,Rate,Unit of,k,mol/dm,3,mol/dm,3,.s,zero,-r,A,=k,mol/dm,3,*s,1st,-r,A,=kC,A,s,-1,2nd,-r,A,=kC,A,2,dm,3,/mol*s,活化能E反映了 r对T的敏感性:,活化能越大，温度对反应速率的影响越大；在温度越低时，温度的变化对反应速率的影响越大。,Unit of CAUnit of Reaction Ord,第2章反应动力学基础课件,Notes:,下列情况下,lnk 与1/T 呈非线性关系:,（1）所假设的速率方程不合适；,（2）传质（内外扩散）的影响与温度有关;,（3）A与温度有关。,只适用于一定的温度范围，不能外推。,Notes:（1）所假设的速率方程不合适；只适用于一定的温度,正、逆反应活化能与反应热的关系,及,由热力学知，对于恒压过程,正、逆反应活化能与反应热的关系及由热力学知，对于恒压过程,反应速率随温度的变化规律,吸热反应,反应速率随温度的变化规律吸热反应,放热反应,放热反应,放热反应,当温度较低时，反应速率随温度的升高而增加；,当温度超过某一值后，反应速率随温度的升高 而降低。,放热反应 当温度较低时，反应速率随温度的升高而增加；,最佳反应温度,存在反应速率最大的一个最佳反应温度。,T,e,为反应体系中实际组成对应的平衡温度，为转化率X,A,的函数，T,op,是X,A,的函数。,反应达平衡，则r0：,最佳反应温度存在反应速率最大的一个最佳反应温度。Te为反,平衡曲线,X,A,每一条等速率线上都有极值点，此点转化率最高，其温度为Top。连接所有等速率线上的极值点所构成的曲线，叫最佳温度曲线。,可逆吸热反应的反应速率与温度及转化率的关系,可逆放热反应的反应速率与温度及转化率的关系,平衡曲线XA 每一条等速率线上都有极值点，此点转化率最高，,小结,反应速率随 X,A,升高而降低（包括可逆及不可逆反应，吸热和放热反应）；,k随T升高而升高（包括正反应和逆反应）；,对于不可逆反应和可逆吸热反应，T升高，r升高；,对于可逆放热反应，存在最佳温度Top。,温度是影响化学反应速率的一个敏感因素，尤其对放热反应，要及时调节和控制反应温度。,小结反应速率随 XA升高而降低（包括可逆及不可逆反应，吸热和,Summary,化学反应速率及其方程的基本概念和定义；,化学反应速率的影响因素及表达方式。,Summary化学反应速率及其方程的基本概念和定义；,